160 kW / 418 kWh Flüssigkeitsgekühltes Energiespeichersystem erfolgreich im ukrainischen Winterbetrieb

Der Einsatz von Energiespeichersystemen in Regionen mit kaltem Klima stellt erhebliche technische Herausforderungen dar, insbesondere hinsichtlich eines langfristig stabilen Betriebs bei anhaltenden Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts. Niedrige Umgebungstemperaturen können die Aktivität der Batteriezellen, die Lade- und Entladeleistung sowie die Gesamtsystemzuverlässigkeit negativ beeinflussen. Darüber hinaus bergen kalte Umgebungen Risiken wie Kondensation, Feuchtigkeitsansammlung und unterschiedliche thermische Spannungen, was höhere Anforderungen an das thermische Management und die Steuerungsstrategien der Batterie stellt.

Diese Fallstudie beschreibt den realen Betrieb eines GSL ENERGY 160 kW / 418 kWh flüssiggekühlten Energiespeichersystems an einer Kundenanlage in Ukraine , wobei Winterbedingungen längere Zeiträume mit niedrigen Temperaturen sowie Schnee- und Eisbedeckung umfassen. In diesem Projekt ist der PCS-Wechselrichter in Innenräumen installiert, während die Batterieschränke im Freien aufgestellt sind. Trotz der harten Winterbedingungen hat das System einen stabilen, kontinuierlichen Betrieb nachgewiesen, unterstützt durch eine zuverlässige Batterieheizleistung und umfassende Überwachungsdaten.

Projektübersicht: Einsatz von Energiespeichern in kaltem Klima

Der Projektstandort weist während der gesamten Wintersaison konstant niedrige Temperaturen auf, was erfordert, dass das Energiespeichersystem über längere Zeit hinweg zuverlässig unter extremen Außenbedingungen arbeitet. Während der Planungsphase des Projekts definierte der Kunde folgende Anforderungen klar:

• Langfristige Betriebsfähigkeit des Batterie-Energiespeichersystems im Freien
• Stabile Lade- und Entladeleistung bei niedrigen Temperaturen
• Vollständige Überwachung und Rückverfolgbarkeit der Temperaturregelung sowie des Betriebszustands für zukünftige Wartungs- und Servicearbeiten (O&M)

Basierend auf diesen Standortbedingungen und betrieblichen Anforderungen wurde die endgültige Lösung mit einem indoor-PCS-Wechselrichter + outdoor-Batterieschrank konfiguriert. Diese Auslegung verbessert die Systemstabilität und bietet gleichzeitig größere Flexibilität bei Installation, Betrieb und langfristiger Wartung.

Systemkonfiguration

• Nennleistung / Kapazität: 160 kW / 418 kWh
• Batterietechnologie: Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄)
• Thermomanagementsystem: Aktive Flüssigkeitskühlung mit integrierter Batterieheizung
• Installationsanordnung:

• PCS-Wechselrichter: Indoor-Installation
• Batterieschränke: Outdoor-Installation

• Anwendungszenarien: Integration erneuerbarer Energien, Notstromversorgung, Lastregelung

Warum Flüssigkeitskühlung und Temperaturregelung in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen entscheidend sind

Das thermische Management in Energiespeichersystemen beschränkt sich nicht nur auf die Wärmeableitung während des Betriebs bei hohen Temperaturen. In Regionen mit kaltem Klima fungiert das thermische Management als ein ganzjähriges Temperaturregelungssystem , das sicherstellt, dass die Batteriezellen innerhalb eines optimalen Betriebsbereichs bleiben.

Wesentliche Ziele umfassen:

• Aktive Isolierung und Beheizung bei niedrigen Temperaturen
• Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur der Batteriezellen, um Leistungsschwankungen zu minimieren
• Gewährleistung einer gleichmäßigen Temperatur innerhalb der Batterieschränke
• Verringerung von Kapazitätsungleichgewichten und Systemwarnmeldungen, die durch lokale Überkühlung verursacht werden
• Bereitstellung einer vorhersehbaren Temperaturregelungslogik, um häufige Ein- und Ausschaltzyklen der Heizung zu vermeiden

Der ingenieurtechnische Vorteil von flüssiggekühlte Energiespeichersysteme liegt in ihrer Fähigkeit, eine präzise, gleichmäßige und steuerbare thermische Regelung bereitzustellen. Durch Flüssigkeitszirkulation und intelligente Steuerungsstrategien stellt das System stabile innere Temperaturgrenzen sicher, die für einen zuverlässigen Batteriebetrieb bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt unerlässlich sind.

Leistungsverhalten und Überwachungsdaten bei niedrigen Temperaturen

Basierend auf den vom Kunden bereitgestellten Systemüberwachungsdaten und Umgebungstemperaturaufzeichnungen:

• Die Außentemperaturen blieben innerhalb der typischen winterlichen Niedrigtemperaturbereiche
• Die interne Batterietemperatur wurde durchgängig innerhalb der sicheren Betriebsgrenzen gehalten
• Die Funktionen zum Beheizen der Batterie und zur Temperaturregelung wurden automatisch gemäß vordefinierter Logik aktiviert
• Wenn die Umgebungstemperatur unter vordefinierte Schwellenwerte fiel, wurde das Batterieheizsystem automatisch aktiviert
• Die Flüssigkeitskühlung gewährleistete eine gleichmäßige Beheizung aller Batteriezellen und ermöglichte so einen ununterbrochenen Lade- und Entladebetrieb

Überwachungskurven zeigen deutlich eine wirksame thermische Isolation zwischen den inneren Batterietemperaturen und den äußeren Umgebungsbedingungen. Während des gesamten Winterbetriebs lief das System kontinuierlich ohne ungewöhnliche Schwankungen oder ungeplante Schutzabschaltungen.

Vorteile flüssiggekühlter Energiespeichersysteme unter Winterbedingungen

Im Vergleich zu herkömmlichen luftgekühlten Energiespeichersystemen bietet die Flüssigkeitskühlung klare Vorteile in niedrigen Temperaturen:

• Deutlich geringere Temperaturdifferenzen zwischen den Batteriezellen
• Vermeidung einer Leistungsdegradation durch lokal begrenzte Kältezonen
• Verbesserte nutzbare Batteriekapazität und insgesamt höhere Systemstabilität

Während dieses Projekts arbeitete das flüssiggekühlte thermische Managementsystem zuverlässig unter schnee- und eisbedeckten Bedingungen. Es wurden keine häufigen System-Schutzauslösungen, Leistungsreduzierungen oder temperaturbedingte Einschränkungen bei niedrigen Temperaturen beobachtet.

Auswirkung der Anlagenanordnung auf die Betriebsstabilität

Der „Innen installierter PCS + Außen installiertes Batteriesystem" die Konfiguration erwies sich im praktischen Betrieb als äußerst wirksam:

• Die Innenraum-Installation der Leistungsumrichter (PCS) bietet eine kontrollierte Umgebung für den Netzanschluss und vereinfacht die Wartung
• Die Außenbatterieschränke sind mit geeigneten Schutzarten, ausreichender struktureller Festigkeit und integrierter Temperaturregelung für langfristige Außeneinsätze ausgelegt
• Die Systemarchitektur unterstützt die Fernüberwachung, weist eine klare Betriebslogik auf und gewährleistet vollständige Datenrückverfolgbarkeit

Zusammenfassung des Projektbetriebs

Während des gesamten Winterbetriebszyklus hat das Energiespeichersystem eine stabile Leistung aufrechterhalten:

• Es traten keine ungewöhnlichen Alarme bei niedrigen Temperaturen auf
• Die Temperaturregelung und die Batterieheizung reagierten zeitnah und arbeiteten gemäß der vorgegebenen Steuerungslogik
• Die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems sowie sein kontinuierlicher Betrieb erfüllten die Kundenanforderungen vollständig

Dieses Projekt bestätigt die ingenieurmäßige Reife und Zuverlässigkeit von GSL ENERGY flüssiggekühlte Energiespeichersysteme für Anwendungen in kalten Klimazonen und für den Einsatz im Freien. Sie bieten zudem eine übertragbare Referenz für Energiespeicherprojekte in Osteuropa und anderen kalten Regionen weltweit .

GSL ENERGY-Erfahrung bei Energiespeicherlösungen

GSL ENERGY verfügt über umfangreiche Erfahrung bei der Bereitstellung von Energiespeicherlösungen unter unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen, darunter Hochtemperatur-, Niedertemperatur-, Hochfeuchte- sowie komplexe Außenanwendungen. Durch eine standardisierte Systemplattform und flexible Engineering-Konfigurationen bietet GSL ENERGY zuverlässige und nachhaltige Energiespeichersysteme für wohngebäude, gewerbliche und industrielle (G&I) sowie netzferne Großprojekte , die auf die tatsächlichen betrieblichen Anforderungen zugeschnitten sind.